Für ihre herausragenden Arbeiten über die Eigenregulation des Zellstoffwechsels ist Dr. Nana-Maria Grüning mit einer Otto-Hahn-Medaille der Max-Planck-Gesellschaft ausgezeichnet worden. Während ihrer Zeit als Doktorandin in der Arbeitsgruppe von Markus Ralser am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin erforschte die junge Wissenschaftlerin, wie Zellen ihren Stoffwechsel regulieren und ihn so auf schnelle und effiziente Weise selbst stabil halten können. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse könnte es in Zukunft möglich sein, den Mechanismus zu unterbinden, der Krebszellen ein schnelles Wachstum ermöglicht.
Die Zellen komplexer Organismen sind eigenständige und sich selbst erhaltende Systeme, die Nährstoffe aufnehmen können. Durch die Zellatmung wird Energie in Form von Adenosintriphosphat (ATP) erzeugt. Als Nebenprodukt entstehen jedoch auch freie Sauerstoffradikale (ROS). Diese können Zellbestandteile oxidieren und somit beschädigen. Deshalb besitzt die Zelle Abwehrmechanismen, die freie Radikale neutralisieren und abbauen können. Grüning untersuchte in ihrer Dissertation die Konsequenzen unterschiedlicher Aktivitäten des Enzyms Pyruvatkinase (PYK) auf den Stoffwechsel von Hefezellen. „Wir konnten nachweisen, dass Hefezellen viel mehr atmen, wenn sie wenig PYK-Aktivität haben. Es kommt gleichzeitig aber auch zu anderen Veränderungen des Stoffwechsels, die Zellen dabei helfen, die in der Atmung entstehenden oxidierenden Substanzen zu neutralisieren und sich selbst vor Schäden zu schützen. Das war völlig neu und hat uns selbst sehr überrascht“, so die junge Forscherin.
Das herausragende Ergebnis von Grünings Arbeit ist, dass die Regulation des Energiestoffwechsels (Atmung) und des Redoxstoffwechsels (Neutralisierung der freien Sauerstoffradikale) synchron ablaufen und die Zelle durch veränderte Metabolitflüsse ihren Stoffwechsel auf schnelle und effiziente Weise selbst stabil hält. Die Geschwindigkeit der Anpassung an wechselnde Bedingungen ist maßgeblich für ihr Überleben. „Würde die Reaktion der Zelle nur über die Genaktivierung ablaufen, würde das viel zu lange dauern. Der schnellere Weg läuft rein auf Enzym- und Metabolitebene ab“, erläutert Grüning.
Die Forschungsarbeit wurde am Berliner Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in der Abteilung von Professor Hans Lehrach durchgeführt. „Während ihrer Promotion hat Frau Grüning eine außergewöhnliche Produktivität und Qualität gezeigt, wie ich sie während meiner wissenschaftlichen Laufbahn nur selten gesehen habe,“ würdigt Lehrach die Leistung der jungen Forscherin. „Sie konnte einen großen Beitrag dazu leisten, dass eine weit bekannte Hypothese des Tumorstoffwechsels widerlegt und gleichzeitig eine neue erstellt wurde.“
Die Dissertation „Regulation of the Eukaryotic Redox-State through Metabolic Reconfiguration” wurde an der Freien Universität Berlin eingereicht und mit summa cum laude bewertet. Grüning hat ihre Arbeit in weniger als drei Jahren verfasst und konnte so bereits mit 28 Jahren einen starken Beitrag auf ihrem Forschungsgebiet leisten. Seit Februar 2012 forscht sie als Postdoktorandin an der University of Cambridge in England.
Die Otto-Hahn-Medaille der Max-Planck-Gesellschaft gehört zu den höchsten Auszeichnungen, die junge Forscherinnen und Forscher am Beginn ihrer Karriere erhalten können. Seit 1978 wird sie jährlich an bis zu 30 Jungforscher für herausragende wissenschaftliche Arbeiten verliehen. Der Preis ist mit einer Summe von 7.500 Euro als Anerkennung dotiert. Er wird auf der jährlichen Hauptversammlung der MPG verliehen, die in diesem Jahr vom 5.-6. Juni in Potsdam stattfindet.
